导图社区 泵与泵站
泵是用来输送和提升液体的机器，它把原动机的机械能转化为被输送液体的能量，使液体获得动能和势能。
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泵与泵站
2叶片式泵
工作原理及其基本构造
离心泵的分类及其受力特点
根据叶轮出水的水流，方向可将叶片式泵分为径向流，轴向流，和斜向流三种
径向流的叶轮称为离心泵，主要受到离心力
轴向流的叶轮称为轴流泵，主要受到轴向升力作用
斜向流的叶轮称为混流泵，既受到离心力作用，又有轴向升力作用
离心泵的工作原理及工作过程
离心泵在启动前应先用水灌满泵壳和吸水管道
驱动电机使叶轮和水做高速旋转运动
此时水受到离心力作用，被甩出叶轮，经蜗形泵壳中的流道流入泵的压水管道，由压水管道，而输入管网中去
在这同时泵叶轮中心处由于水被甩出而形成真空， 吸水池中的水便在大气压的作用下，沿吸水管道源源不断的流入叶轮吸水口 又受到高速转动叶轮的作用，被甩出叶轮，而输入压水管道 这样就形成离心泵，连续输水
离心泵的能量转换
离心泵的工作过程实际上是一个能量传递和转化的过程，它把电动机高速旋转的机械能转化为被抽升液体的动能和机械能
离心泵的主要零件
转动零件
叶轮
叶轮的形状和尺寸通过水力计算决定
叶轮的材料需要有一定的机械强度和一定的耐磨和耐腐蚀性能
根据盖板情况分为三类
封闭式
敞开式
半开式叶轮
泵轴
固定不动的零件
泵壳
通常做成蜗壳型
材料选择除考虑腐蚀和磨损外，还应使壳体具有足够的机械强度
泵座
转动的与不动的交接处
轴封装置：泵轴和泵壳之间
减漏环：叶轮和泵壳之间
轴承座：叶轮和泵轴之间
连轴器
泵轴与电机
轴向力平衡措施
单极单吸：钻平衡孔消除轴向推力
叶片泵的基本性能参数
水泵的6个性能参数
流量
用Q表示泵在单位时间内输送液体的数量
扬程
用H表示表示泵对单位重量液体所做之功
轴功率
泵轴得自原动机所传递来的功率称为轴功率，用N表示
效率
水泵的有效功率与轴功率比值
W耗电量， Kwh
Q流量
H扬程
T运行时间
η1水泵的效率
η2电机的效率
转速
泵叶轮的转动速度通常以每分钟转动的次数来表示，以字母N表示，单位n/min
允许吸上真空高度Hs，气蚀余量Hsv
Hs
泵在标准情况下(水温为20℃，表面压力为一个标准大气压)运转时泵所允许的，最大吸上真空高度
Hsv
泵进口处单位重量液体所具有的超过饱和蒸汽压的富余能量
水泵铭牌参数
12SH-28A
12 表示泵吸水口的直径
Sh 表示单级双吸离心泵
28 表示泵比转速被10除的整数，该泵比转速为280
A 表示该泵的叶轮直径被切削了一档
离心泵的基本方程式
见泵站总结笔记
离心泵装置的总扬程
H=Hd+hv
H表示离心泵装置的总扬程
Hv表示以水柱高度表示的真空表读数
HD表示以水柱高度表示的压力表读数
前一公式Hv加Hd用于计算运行中水泵装置的总量程
H=Hst+∑h
Hst表示水泵静扬程
∑h表示水泵装置，管路中水头损失之总和
用于计算进行泵站工艺设计时，选泵所需扬程
离心泵的特性曲线
特性曲线
在一定的转速下离心泵扬程功率效率，容许吸上真空高度等随流量的变化关系，称之为离心泵的特性曲线
Q-H
Q-N
Q-η
Q-hs
反映了泵的基本性能变化规律，可以作为选泵和用泵的依据
泵的设计工况点
水力效率最高的点
泵的极限工况点
流量最高点
离心泵采用后弯式叶片时Ht随着Qt的升高而降低
水泵效率
水力效率
泵体内两部分水力损失必然要消耗一部分功率，使水泵的总效率下降
容积效率
水泵在工作过程中存在着泄漏和回流问题，存在容积损失
机械效率
机械性的摩擦损失
总效率
β2>90度不合理性
泵的轴功率将在一个相当大的幅度内变化，它要求电动机能在很大功率变化范围内有效工作，这对一般的电动机是较为困难的
叶轮出口动能增加，出口水头损失增加
叶片的形状在几何上必然会加大流槽弯度，使叶轮内流体的弯道水头损失增大
实测特性曲线
①扬程H是随流量Q的增大而下降的
②泵的高效段
在一定转速下离心泵存在一个效率最高点称之为设计点
该设计点左右一定范围内（一般不低于最高效率点的10%左右）都是属于高效段区段
③轴功率随流量增大而增大，流量为零时轴功率最小（闭闸启动）
泵启动前压水管上闸阀是全闭的，电动机运转正常后 压力表达到预定数值，再逐步打开闸阀，使泵正常运行
离心泵闭闸启动
轴流泵开闸启动
④在Q-N曲线上各点的纵坐标，表示水泵在各不同流量Q时的轴功率值
电机配套功率的选择应比水泵轴率稍大
⑤在Q-Hs曲线上，各点的纵坐标表示，泵在相应流量下工作时泵所允许的最大限度的吸上真空高度值
实际吸水真空值必须小于Q-hs曲线上的相应值，否则泵将会产生气蚀现象
⑥水泵所输送的液体，黏度越大，泵体内部的能量损失越大， 水泵的扬程和流量都要减小，效率值要下降， 而轴功率却增大，水泵的特性曲线将发生改变
离心泵定速运行工况
离心泵工况点
泵运行时，某一瞬时的流量 扬程 轴功率 效率 及 允许吸上真空高度等，称为泵的瞬时工况点
决定离心泵装置工况点的因素
泵本身的型号
泵运行的实际转速
输配水管路系统的布置以及水池水塔的水位值等边界条件
管路水头损失
管路系统特性曲线
图解法求水箱出流的工况点
图解法求离心泵装置的工况点
数解法求离心泵装置的工况点
离心泵装置工况点的改变
第2课讲义第19页
闸阀关小后可得的结论
流量减小
扬程增大
轴功率减小
多余的能量消耗在闸阀上，再满足管网最基本的能量需求的前提下，降低了后续管网的压力
闸阀调节的优缺点
优点
调节流量，简便易行可连续变化
缺点
关小阀门增大了流动阻力，额外消耗了部分能量，经济上不够合理
Q-N曲线为上升型泵的轴功率随流量减小，对原动机无过载危害
泵装置的平衡工况点
泵供给的总比能与管道系统所要求的总比能相等的点
泵装置的极限工况点
管道上所有闸阀全开状态时，泵供给的总比能与管道系统所要求的总比能相等的点
离心泵调速运行工况
调速运行是指泵在可调速电机驱动下运行，通过改变转速来改变碰装置的工况点
叶轮相似定律
几何相似
两个叶轮主要过流部分，一切相对应的尺寸呈一定的比例，所有对应角相等
运动相似
两叶轮对应点上水流的同名速度方向一致，大小互成比例，在相应点上水流的速度三角形相似
工况相似
在几何相似的前提下运动相似就是工况相似
叶轮相似定律的三种关系
第一相似定律 流量关系
第二相似定律 扬程关系
第三相似定律 轴功率关系
假定相似泵效率相等
叶轮相似定律的特例 比例律
把相似定律应用于以不同转速运行的同一台叶片泵
比例律应用的图解法
第2课讲义31页
泵站调速运行的优点
①节省电耗
②保持管网等压供水
相似准数 比转数ns
反映叶片泵共性的综合性特征数
比转数ns不同泵的特性曲线形状也不同
比转数ns相同的泵为相似泵，相对性能曲线也相同
Ns越小，Q-H相对性能曲线就越平坦
Ns越小Q=0时的N值就越小
Ns越小，相对效率曲线，在最高点两侧下降的也就越和缓
低比转数离心泵
泵叶型 窄长
扬程相对较高
流量相对较小
Q-H曲线相对平坦
高效率，区宽适合封闭启动
高比转数泵
叶行短宽
扬程相对较低
流量相对较大
Q-H曲线相对较陡
双级泵采用2/Q
N多级泵 H/n
离心泵装置换轮运行工况
切削律
在一定条件下，叶轮经过切削后，其性能参数的变化与切削前后轮径存在下列关系
切削律的应用
第3课讲义第13页
应用切削律应注意
切削限量
对于不同构造的叶轮切削时，应采取不同的方式
沿叶片弧面错掉下表面可改善叶轮的工作性能
离心泵串联及并联运行工况
离心泵并联工作
多台泵并联运行，通过联络管，共同向管网或高地水池输水的情况
离心泵并联工作的特点
①增加供水量
②通过开的台数调节泵站的流量和扬程，以达到节能和安全供水
③提高泵站运行高度的灵活性和供水的可靠性
横加法绘制并联后水泵的特性曲线
理论上，两台或多台泵并联后的总和流量，等于某扬程下各台泵流量之和
同型号同水位的两台泵的并联工作
①绘制两台泵并联后的总和曲线（ Q-H）1＋2（等扬程下流量相加），该曲线为等价泵的特性曲线
②绘制管道系统特性曲线
③求出并联工况点M（等价泵特性曲线与管道系统特性曲线的交点）
④求出每台泵的工况点（过M点平行线交单泵时曲线（ Q-H）1，2于N点）
⑤求出每台泵的功率和效率
不同型号的两台泵在相同水位下的并联工作
两台同型号并联泵工作，其中一台为调速泵，另一台为定速泵
调速泵的转速与定速泵的转速为已知求两台泵并联运行时的工况点
两台泵的总供水量为Q，求调速泵的转速值N
一台泵向两个并联工作的高地水池输水
并联工作中调速泵台数的选定
调速泵在调速运行时仍能在较高效率范围内运行
每单台调速泵的调速范围为流量在1/2N和N定
水泵串联工作
多极泵的实质上就是N极水泵的串联运行
参加串联的泵的设计流量接近
考虑最后一级泵体的强度
离心泵吸水性能
气穴现象
当叶轮进口低压区（绝对压力最低处）的压力PK＜Pva，水就大量气化
同时原先溶解在水里的气体也自动溢出，出现冷沸现象
形成的气泡中充满蒸汽和溢出的气体
气泡随水流带入叶轮中，压力升高的区域时，气泡突然被四周水压压迫
水流因惯性以高速冲向气泡中心，在气泡闭合区内产生强烈的局部水锤现象
其瞬间的局部压力可以达到几十兆帕，此时可以听到气泡冲破时的炸裂噪音
气蚀
气蚀现象
一般气血区域发生在叶片进口的壁面，金属表面承受着局部水锤作用
经过一段时间后，金属就产生疲劳，金属表面开始呈蜂窝状
随之应力更加集中，叶片出现裂缝和剥落
在此同时，由于水和蜂窝表面，间歇接触之下，蜂窝的侧壁与底之间产生电位差，引起电化腐蚀
最后几条裂缝相互贯穿，达到完全蚀坏的程度
气蚀发生的两个阶段
气蚀第1阶段 表现在水泵外部是轻微噪音，振动和水泵扬程，功率开始有些下降
气蚀第2阶段 随着汽蚀现象的进一步加重，气穴区就会突然扩大，这时水泵的H N η就将达到临界值而急剧下降，最后停止出水
气蚀现象的危害
产生噪音和震动
泵的过流部件发生破坏
泵的性能恶化甚至停止出水
汽蚀影响对不同类型的泵是不同的
低NS泵
叶轮中流道较窄，受气蚀影响，性能恶化较快
高NS泵
叶轮中流道较宽，受气蚀影响，性能恶化相对较慢
水泵的安装高度， Hss
Hs的影响因素是温度和压强
水泵厂所给定的hs值修正
气蚀余量NPSH
必要汽蚀余量
实际气蚀余量
实际工程中
离心泵机组的使用维护及更新改造
启动前的准备工作
①检查
螺栓，轴承，出水阀，压力表及真空表，供配电设备
②盘车
转动机组的连轴器，检查水泵及电动机有无不正常现象
③灌泵
向泵及吸水管中充水
④闭闸启动
闭闸运行的时间一般不超过2~3分钟（轴流泵开闸启动）
轴流泵及混流泵
轴流泵的性能特点
扬程随流量的减少而剧烈增大Q-H曲线陡降
Q-N曲线为陡降，曲线一般为开闸启动
Q-η曲线呈驼峰形，高效率工作范围很小
一般轴流泵的汽蚀余量的Δhsv都要求较大
4排水泵站
排水泵站的基本组成，包括隔栅，集水池，机器间，辅助间
排水泵站按照其排水性质，一般可以分为
污水泵站
雨水泵站
合流泵站
污泥泵站
排水泵站大多采用自灌式工作，泵站往往设计成半地下式或地下式
吸水管的设计流速一般采用1.0~1.5米每秒，最低不得小于0.7，压水管的流速一般不小于0.7
雨水泵站的特点是流量大扬程小，因此大多数采用轴流泵，有时也采用混流泵
基本形式有干室式湿室式
3给水泵站
分类
泵站按其机组位置与地面的相对标高关系，可以分为
地面式泵站
地下式泵站
半地下式泵站
按照操作条件及方式
人工手动控制
半自动化
全自动化
遥控泵站
按泵站在给水系统中的作用
取水泵站
一级泵站 在地面水水源中 取水泵站一般由吸水井，泵房和闸阀井三部分构成
送水泵站
加压泵站
循环泵站
选泵的主要依据是所需的流量扬程以及变化规律
小城市给水系统泵站采用均匀供水的方式
泵站设计流量按最高日平均时用水量计算
大城市给水系统泵站采用分级供水方式
泵站设计流量按最高日最高时用水量计算
选泵要点
大小兼顾调配灵活
型号整齐，互为备用
合理的用尽各泵的高效段
远近期相结合
大中型泵站需要做方案比选
泵机组的布置
纵向布置
横向布置
横向双行排列
对泵吸水管路布置的要求，不漏气，不积气，不吸气
对于压水管路的要求
泵站内的压水管路常承受，高压，所以要求坚固，而不漏水通常采用钢管，并尽量焊接接口，但未便于拆装和检修，可以在适当地点设置法兰
停泵水锤
在压力管道中，由于流速的剧烈变化而引起的一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象，称为水锤或水击
是指泵机组因突然失电或其他原因造成的开阀停车时，在泵以及管路中，水流速度发生递变而引起的压力递变现象
保护措施
防止水柱分离
防止升压过高
设置水锤消除器
设空气缸
采用缓闭阀
取消止回阀
泵站内噪声的防治
吸声
消声
隔声
隔振
泵的工作有自灌式和吸入式两种方式
大型泵自动化程度高，供水安全要求高的泵站采用自灌式工作
自灌式工作的泵外壳顶点应低于嬉水池内的最低水位，泵在吸入式工作时，在启动前必须引水
1绪论
泵的定义
泵是用来输送和提升液体的机器，它把原动机的机械能转化为被输送液体的能量，使液体获得动能和势能
泵的分类
按照其作用原理分为三类叶片式泵，容积式泵和其他类型泵
叶片式泵
利用叶轮的高速旋转来输送液体
离心泵
低流量高扬程多用于给水工程比转速较低
轴流泵
高流量低扬程多用于排水工程比转速较高
混流泵
流量扬程比转速位于离心泵和轴流泵之间
容积式泵
对液体的输送是靠泵体工作室的容积的改变来完成
其他类型泵
除了叶片适合容积式外的其他泵
泵的发展总趋势
大型化、大容量化
高扬程化，高速化
系列化，通用化，标准化
